天津滨海职业学院全日制高等职业教育
毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书
POV旋转LED显示器的设计
作者：
主要内容简介
现在是一个知识爆炸的新时代。新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。可以毫不夸张的说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界。近年来，随着电子产品的发展，人们对时钟的要求越来越高，而在对要求高之余，又要讲究有创意，新奇，所以在这个基础上设计一款既能满足人们的要求，又要有创意的时钟装置是很有必要的，
贴片LED旋转屏时钟在可以计时的基础上，又能够满足人们对事物要有创意的需求。
本设计采用的是POV LED（POV即persistence of vision视觉暂留）技术，它指的是，借助人的视觉暂留效果，通过少量LED灯的机械扫描方式来显示各种字符或者图像。其原理很简单，就是靠电动机带动一排LED灯绕电机轴高速旋转，与此同时单片机控制各个LED灯在旋转平面相应的位置上点亮，构成一幅点阵画，虽然它们不是同时点亮的，但由于人的视觉暂留效果，会误以为每个点都是同时点亮的。其具体应用还可见于电影的拍摄和放映。
关键字：单片机、LED、时钟、视觉暂留、红外接收、扫描显示
目录
第一章LED简介 (1)
第一节什么是POV (1)
第二节发光二极管简介 (2)
第二章LED显示屏的显示原理 (3)
第三章旋转LED屏设计 (7)
第一节设计任务 (7)
第二节系统硬件框图 (8)
第三节机械结构 (8)
第四节旋转LED动态显示 (9)
第四章系统硬件电路的设计 (11)
第一节涉及的主要技术 (11)
第二节电机方案选择 (12)
第三节供电方案选择 (13)
第四节主控元件 (15)
第五节时钟芯片DS1302 (17)
第六节硬件原理图 (20)
第五章系统软件的设计 (26)
第一节软件设计流程图 (26)
第二节各个功能模块流程图 (27)
第六章系统的安装与调试 (28)
第一节硬件调试 (28)
第二节软件调试 (30)
第三节效果图 (32)
第四节元件列表 (33)
第七章总结 (34)
参考文献 (35)
谢辞 (36)
第一章 LED简介
第一节什么是POV
POV 即英文Persistence of Vision一词的缩写,中文是“视觉暂留”的意思。
每当人的眼睛在观察物体之后,物体的映像会在视网膜上保留一段很短暂的时间。在这短暂的时间段里,当前面的视觉形象还没有完全消退,新的视觉形象又继续产生时,就会在人的大脑里形成连贯的视觉错觉。其实,对于这种独特有趣生物现象,我们随时都能感受到。下雨时,纷纷快速下落的雨滴,在我们的眼里却成了一条条富有诗意的“雨丝”;用一支激光笔射在墙上,并快速晃动,我们会感受到一幅由线条组成的画面。进一步的研究发现,人的视觉暂留时间约为1/24s,这个时间值并非是个标准值,它因观察者的个体差异和观察的物体的亮度及大小约有不同。现代电影根据这一事实,以每秒24个画格的速度进行拍摄和放映,使得一系列原本不动的连续变化画面,在人眼里产生连贯的活动错觉影像。对“POV”现象的认识和利用,可追溯到两百多年前。
在这一个世纪，光电子产业在社会上得到了广泛的重视，信息显示技术发展非常迅速，随着LED器件材料性能的不断提高，现在已经广泛应用在室内外需要进行服务内容和宣传服务宗旨的公众场所，在路边很多地方我们都能见到LED 显示屏的踪影。
传统的LED屏使用的是LED点阵屏，屏幕需要做到越大，LED的数量就需要越大，因为需要使用LED等铺满整个显示屏。相比起来，一旦大型化价格相当高昂、安装及操作起来都极其麻烦，同时因为使用器件数目多，也不易维护。
而POV旋转LED显示器由于LED灯使用数量少，只需要使用单排LED灯（即能填满圆形屏幕的半径长度的单排LED灯），从根本上避免了传统LED显示屏的种种不足。因此，设计一个可以平面旋转LED显示屏，具有十分重大的意义。
第二节 发光二极管简介
光二极管(LED)是一种电致发光的光电器件。早在1907年开始,人们就发现某些半导体材料制成的二极管在正向导通时有发光的物理现象,但生产出有一定发光效率的红光LED 已是1969年了。到今天,LED 已生产了30多年,回顾过去,它已茁壮成长。各种类型的LED 、利用LED 作二次开发的产品及与LED 配套的产品(如白光LED 驱动器)发展迅速,新产品不断上市,已发展成不少新型产业LED 发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED 技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED 的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED 在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场，将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。展望将来,还期望更进一步地提高。
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs （砷化镓）、GaP （磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN 结。因此它具有一般P-N 结的I-N 特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N 区注入P 区，空穴由P 区注入N 区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图所示。假设发光是在P 区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光
复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、
介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能
量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复
合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩
散区内发光的，所以光仅在靠近PN 结面数μm 以内产生。
发光二极管的种类很多，按发光材料来区分有磷化镓
（GaP ）发光二极管、磷砷化镓（GaAsP ）发光二极管、砷铝镓（GaAIAs ）发光二极管等；按发光颜色来分有发红光、黄光、绿光以及眼睛看不见的红外发光二极管等；若按功率来区别可分为小功率（HG 400系列）、
图1.1 LED 结构图
中功率（HG50系列）和大功率（HG52系列）发光二极管：另外还有多色、变色发光二极管等等。
图1.2 LED符号及LED发光原理图。
第二章LED显示屏的显示原理
LED显示屏（LEDdisplay,LED Screen）：又叫电子显示屏。它是由LED点阵平板模块组成的。LED显示屏能够显示出文字和图片等内容，均是由各种色彩LED 灯亮灭组合来实现的。LED显示屏可以更改显示内容，只需要通过用flash将显示的内容制作成一个动画,存放在显示屏的一张内存卡里,通过技术手法显示出来的。因此可以根据现场的需要在不同的场合进行相应的调整，所以同一块LED 显示屏可以灵活地运用于各种各样的场合。内容可以根据不同的求进行随时更换，显示灵活多变，便于经常需要更改内容的人群使用。传统LED显示屏通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。
LED之所以受到重视并且能够迅速地广泛地发展，跟它本身所具有的种种优点有关。LED灯的显示亮度较高、需要的工作电压比较低、消耗的功耗较小、可以做成大型显示屏、而且LED灯寿命一般都很长、耐冲击能力强，同时性能相比其他照明灯具稳定。LED的发展前景极为广阔，在未来的研究发展中主要朝着做到更高的照明亮度、更耐气候变化、发光密度更强、发光更加均匀、更加安全可靠、色彩显示更全面的方向发展。
利用POV 即“视觉暂留”这一原理,我们可以通过发光体的运动,产生一系列运动轨迹的残留影像,达到漂浮在空中似的神奇梦幻般的显示效果。纵观各种与此相关制作,无论是商业化产品还是DIY 作品, 归纳起来无非就是看：运动的是
发光体,发光体如何运动,如何给运动的系统供电,采用什么样的传感器感知运行状态,如何控制运转着的系统。下面将对这几个方面进行归纳和探讨。
发光体的不同的运动方式,成就了各种显示形态的POV。归纳起来看,形形色色的POV 制作,其运动状态大多超不出以下的这几种方式:
1、圆形显示原理
在基于POV的圆形旋转线阵LED显示屏中，一个条状PCB板上集成了20个贴片型发光LED，下文简称线阵LED1。集成有LED的PCB板绕其一端随电
动机转动，当转动到合适的角度时点亮合适的LED就可以显示需要显示的内容，其示意图如图1所示，而在何处点亮哪些LED就应该符合圆形LED屏的
显示原理，图2和图3分别描述了圆形指针式时钟和数字式时钟的显示原理。
图2.0 圆形旋转LED显示屏工作过程示意图
在图2中，图2(1)指定了20颗LED用于显示表盘、时间刻度、时针、分针和秒针的颗数及分布。明显可以看出最内和最外一颗用于显示表盘的内圈和外圈。自内向外，第1~9颗用于显示时针，第1~12颗用于显示分针，第1~15颗用于显示秒针，第17~19颗用于显示时间刻度。具体来讲，3颗亮表示12点刻度，2颗亮表示3、6、9点刻度，1颗亮表示其余时间刻度。为了将时针与刻度隔开而提高时钟的易读性，第16颗LED一直不亮。在线阵LED的每一圈旋转过程中，在图示的位置点亮对应的LED并延时就可以显示出当前时刻。图2(2)中显示的时刻为03：40：00。
图2.1 圆形旋转LED显示屏时钟原理图
图3描述了圆形LED显示屏显示数字的原理，即是在每一圈旋转内的时时间内，点亮第1、7、11、15及20颗LED，在的下一个时刻点亮第1、7~15及20颗LED就可以显示数字3。特别地，
图2.2 圆形旋转LED显示屏数字时钟原理图
图2.3 圆形旋转LED显示屏显示英文原理图
2、圆柱面型显示原理
基于POV的圆柱面型旋转线阵LED显示屏的结构如图4所示。本设计在圆形LED显示屏的基础上增加了一个竖直的集成有17颗贴片LED的PCB板，下文称线阵LED2.当然，为了维持系统旋转的平稳性，在另一端我们增加了螺柱等使两端重量平衡。当线阵LED2随着电动机旋转时，在的合适的位置点亮特定的LED，在视觉暂留的影响下我们就能看到各种文字和图形。
图2.4 圆柱面型旋转LED显示字幕D的原理图
在图5中，图5(0)指定了17颗LED的相应功能，即自上而下第1~16颗LED是显示LED，第17颗为底边线LED；图5(1~8)描述了圆柱面型LED显示屏显示字母D的详细过程，即根据字母D的字模数据在每一圈旋转内的起始时刻点亮第3、13及17颗LED，在接下来的时刻分别点亮第3~13和17颗，第3、13及17颗，第3、13及17颗，第3、13及17颗，第4、12及17颗，第5~11和17颗最后再全部不亮就可以显示
出字母D。
图2.5 圆柱型旋转LED显示屏显示加油的原理图
第三章旋转LED屏设计
第一节设计任务
本课题运用单片机、LED发光二极管和电机等器件设计一个POV显示器。显示内容及要求：
1、平面与立体一起移动显示字幕+暂停控制
2、平面显示数字时钟与立体移动显示字
3、平面显示指针时钟
4、立体滚动显示字+暂停控制
5、立体下移显示字+暂停控制
6、立体显示动画效果
7、显示打印字的效果
8、立体显示时间+滚动字效果
9、上位机软件校时
第二节系统硬件框图
系统硬件框图如图3.1所示。
图3.1 系统硬件框图
第三节机械结构
旋转线阵LED显示屏的机械结构如图6所示，结构要求重量均匀分布在电机转动轴两旁。本文将单片机、时钟芯片、线阵LED、一体化红外接收头等器件焊接在一块指针型的电路板上，这样可以使旋转的电路成为一个独立的部分。电路板一端钻一个电机轴插孔，插孔为半圆且半径与电机轴相等。电机轴插入其中带动指针板旋转。
图3.2 系统机械结构图
第四节旋转LED动态显示
旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，有人用霍尔传感器，有人用红外对管，本人觉得用红外对管便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。
如何让一列灯不断的送数据实现一个文字的显示呢？这个我们就要了解文字取模的原理了，这里以PC2002字幕软件为例，取一个16*16的中文字，见字幕选项设置：
从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个点就补满8位。取模顺序是从低到高，即第一个点作为最低位。如*-------取为00000001
取模后如下表：
0xFF,0x7F,0xFF,0xBF,0x3F,0xC8,0xBF,0xFB,0
xBF,0xFB,0xBF,0xEB,0x80,0x9B,0xB7,0xFB,0xB7,
0xEB,0xB7,0x9B,0xB7,0xFB,0x37,0xF8,0xF7,0xEF
,0xF7,0x1F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,/*"点",0*/
现在我们知道16*16取模是一列一列取的了，一列有2个字节，一共16列，所以一个16*16的汉字就有32个字节，需要占用单片机的Code空间 32个字节。然后再结合硬件来分析，如下图：
图3.3 旋转LED显示屏侧板原理图
一列灯16个刚好对应16*16一个汉字的一列：2个字节，所以把取模到的数据依次送到P2口和P4 P5口，这里硬件中P4 P5组成一个字节，所以显示程序如下：
for(i=0;i<16;i++) //送16列显示这里只显示一个字。
{ P2=zimo[i*2]; //送数据低位显示
P4=(zimo[i*2+1]);//送数据高位显示这里用了单片机P4 和P5口是LQFP48脚才有的IO口
P5=(zimo[i*2+1])>>4;//这里行和列都是IO口独立驱动的LED DelayUs(200); //延时让LED亮起来每列延时的时间
P2=0XFF;
P4=P5=0XFF;
}
在什么时候送显示呢？单片机IO一判断到红外接收管接收到起点信号，就开始显示，显示完16列后等待下一次的起点信号。这样只要电机的速度够快就会稳定的把字显示字空中了。平面的文字显示同理。
如何让一组文字不断的移动？这就需要一个字幕计数器，旋转LED每旋转一圈，这个字幕计数器就加一，指向下一列，这样不断的刷新，感觉文字就在移动了，程序如下：
j就是字幕计数器，每转一圈j就会加1；
if(KEY==0) //红外接收管判断起始位
{ j++;
if(j>672) //根据显示的字数定义改数值672/16=42个字显示完42个字后重新开始
{j=0 ;}
for(i=j;i<128+j;i++) //每转一圈前进一列这里定义一圈中同时显示128/16=8个字，
{
P2=zimo[i*2]; //送数据低位显示
P4=(zimo[i*2+1]);//送数据高位显示这里用了单片机P4 和P5口是LQFP48脚才有的
P5=(zimo[i*2+1])>>4;//这里行和列都是IO口独立驱动的LED DelayUs(200); //延时让LED亮起来每列延时的时间
P2=0XFF;
P4=P5=0XFF;
}
第四章系统硬件电路的设计
第一节涉及的主要技术
1、单片机技术：
旋转LED显示屏在高速旋转时，使用通过定时器中断让其以某个频率在空间的某一点所对应的时刻点亮或是熄灭，人的肉眼存在视觉暂留现象，所以无法判断出是否在闪烁而形成完整连续的图像；所以对于控制显示内容可以采用单片机定时器的功能来实现。在设计过程中还应该注意一下问题：①系统通信设置。在设计中，显示屏显示的内容、显示模式切换以及当前时刻的设定都是通过红外无线通信实现的。在图6中，红外一体化接收头(HS0038)接收由手持遥控器发出的
频率为38KHz的间断脉冲，HS0038对接收信号进行放大、检波整形后得到TTL 编码信号直接给单片机解码出调时、数字显示或指针显示三种不同的控制信号。
②起始位置校准。电机转速的稳定性直接决定了显示是否有重影和浮影。然而，要其完全不变是不可能的。在这种情况下，误差会积累而形成浮影。所以，对起始位置的不断矫正是理由非步进电机制作旋转LED显示屏必不可少的技术。通过磁电传感器检测置于固定位置的小钢粒来不断定位起始位置消除积累误差。本文在指针板上加装一个红外接收管。当接收到与之配对的红外发光二极管(红外发光二极管安装在电机外壳上，并与接收管对齐)发出的红外线后，就会反向导通，产生低电平而触发外部中断。指针板每旋转一周，就会产生这样一个中断信号，这个信号被称为“过零信号”。外部中断的任务是将旋转角度清零，以此消除积累误差。
2、LED驱动电路：
由于整个LED显示屏在工作中一直处于高速旋转状态，所以显示的亮度会明显降低，因此需要使用亮度较高的发光二极管，并且通过与单片机I/O口相连，对程序进行相应的设定才能实现正常控制LED的闪烁效果。
3、电源的供电方式：
在运转过程中旋转LED显示屏的显示屏一直处于高速旋转的状态。所以如何给旋转LED显示屏供电成为硬件方面最大的难题。在下文，将会提出了三个供电方案，以及最终采用的供电方案。
第二节电机方案选择
方案一：步进电机
运行时在整个在高速旋转的过程显示屏是必须保证稳定运行的。这样可以避免在高速旋转时系统奔溃，以及存在的种种安全隐患。所以想到了提出采用步进电机来控制显示屏旋转。因为步进电机能使步距角变更为其固有步距角的1/n，
同时也完全消除电机在低频时的振荡，大大增强了驱动能力。另外步进电机的抗干扰能力比较强，控制起来简单，而且步矩误差不会被长期积累，所以大大增强了旋转稳定性和精确性，因此旋转LED显示屏显示效果的清晰程度得到了保证。方案二：普通电机
此方案不占用单片机I/O口，节省单片机资源，使用方便，成本较低，通过可调电阻可以实现电机转速调节。
方案比较及确定：
以上两个方案各有及优缺点，总结起来，个人认为还是应该从以结构简单，方便操作，便于理解，成本低廉为主要方面来对本设计考虑。
从方案一来看，主要难点就在于步进电机的调速问题上。必须要对步进电机的工作原理，如何调速，进行充分的理解。不同的电机由于速度不相同，所产生的频率也不一样，这样旋转LED显示屏在实际显示的图像与设计有所偏差。而且电机速度会影响到单片机对定时器工作和定时的设定，这些也就影响到整个程序的编写。而且本人觉得，对于成本上的考虑，这次设计的要求需要较高的转速，而较高转速的步进电机在价格上是相当昂贵的，如果仅仅只是作为实验观赏来制作使用的话，制作出来的成本是相当高的。考虑到这个方案的可行性，所以决定不采用这个方案。
从方案二来讲，主要区别就是用普通电机来取代方案一中的步进电机。在实现设计时通过拆分一个普通功率的风扇的电机来使用。成本比较低，方便易实现，降低了设计成本。而且采用电风扇的电机改造比起方案一来说更切合本设计的题目，所以在这次设计时决定采用这个方案，而且这个方案的最大的优势还在于制作成本很低。
第三节供电方案选择
1.高速供转动的主板供电有3种方案:
方案一：直接把电池装在主板上随主板转动，用电池直接给主板供电，这样成本低，但是寿命短，而且严重影响电机的转速和稳定。
方案二：使用电刷连接供电，制作简单，非常有效，但是这样的供电寿命很
短，主要是需要在电路板上加焊一层耐磨导电层，一旦使用时间长了电刷触点就会不够光洁而且接触压力变大大，几小时就可以将线路板上的铜皮磨穿，更换的成本太高，而且不稳定。
方案三：用无线输电的方法，无任何触点，所以避免了使用电刷的更换问题，而且这样的制作寿命很长。
利用电磁耦合原理，用磁线圈对主板进行供电。利用互补正反馈振荡电路将直流电转化成高频交流信号，通过线圈（线圈内有铁氧体磁芯，提高效率），将交流信号输送到旋转的主电路板上，主电路板上利用5.1v的稳压二极管，将接收到的交流信号变成5.1v直流电，通过220uF的电解电容滤波，供给单片机，使单片机能正常工作。但是用电磁耦合的方式有很大的缺点，没有高磁导率的磁芯作为介质，磁力线会严重发散到空气中，传递效率下降非常厉害。所以不适合大功率，远距离的无线供电。本设计所需的功率很小，供电距离很小，所以是较理想的方案。其结构如图所示，其中L1为给主板部分供电的磁线圈。
图 4.0 无线供电原理图
2.方案比较与确定：
对于方案一中采用直接用电池给主板供电，这样电池必须固定安装在主板上面，由于电池自身存在重量问题，在高速旋转的时候一旦重心不在旋转轴心，会导致旋转屏剧烈震动。这样会不但影响到显示屏的显示，而且会是整个旋转显示器硬件损坏，甚至误伤人员。所以这个方案不采用。
对于方案二是采用电刷的方法，这个其实在很多供电场合有用到，但是电刷在旋转过程中与导电层有高速剧烈的摩擦，时间久了会摩擦受损，这样会照成接触不良现象，从而影响了供电的稳定，而且一旦受损就需要更换新的导电层，这对于一个设计来说成本过于高昂。故此方案也不采用。
方案三中采用的是无线供电。因为是无线所以供电体与受供体分离，因此方便了对电源的安装，而且采用的材料成本较为低廉，且无触点，没有摩擦照成的短寿命现象。所以最终决定采用无线供电的方法给旋转显示屏供电。
第四节主控元件
在我们生活中几乎所有电子产品都离不开单片机，因为单片机集成度非常高，功能又强，可靠程度很高，所以它的体很小，而且单片机的功耗并不高，价钱还比较低廉，因此被众多领域运用在各种各样的器件上。如今单片机已经存在于我们生活中的每一个角落。
此次设计主要采用宏晶科技的STC15F2K60S2单片机为主控单元。STC15F2K60S2芯片是宏晶科技生产的高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，用它作为本设计控制核心。STC15F2K60S2主要性能及引脚排列如下图所示：
图4.1 STC12C5A60S2单片机结构图
STC12C5A60S2单片机主要集成了以下资源：
①增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机快8~12倍
②60KB Flash程序存储器;1KB数据Flash;2048字节的SRAM
③3个16位可自动重装载的定时/计数器（T0、T1、T2）
④可编程时钟输出功能
⑤至多42根I/O口线
⑥2个全双工异步串行口（UART）
⑦1个高速同步通信端口（SPI）
⑧8通道10位ADC, 3通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元
⑨内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗
⑩内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。
第五节时钟芯片DS1302
大多数的单片机没有实时时钟部件,一旦系统掉电时钟就不能运行,下次再运行，时间就不准确了。即便使用备用电池,但要维持单片机系统的较大功耗也是坚持不了多久的。而我所做的旋转时钟用到的单片机主要是来准确显示时间的，因此实时时钟部件必不可少，这里我用了MAXIM公司的DS1302时钟芯片作为实时时钟部件，保证时间的长久准确性。
DS1302 有着很强的功能。包括时钟/日历寄存器和31 字节（8位）的数据暂存寄存器，数据通信仅通过一条串行输入输出口。实时时钟/日历提供包括秒、分、时、日期、月份和年份信息。闰年可自行调整，可选择AM/PM的12 小时制或24小时制。只通过三根线进行数据的控制和传递：CE(输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该
引脚有两个功能：第一，
CE开始控制字访问移
位寄存器的控制逻辑；
其次，CE提供结束单字
节或多字节数据传输的
方法。)；I/O(三线接口
时的双向数据线)；SCLK(串行时钟输入)。通过备用电源可以让芯片在小于1MW 的功率下运作。对时钟寄存器初始化可以设定当前时间,控制芯片的运行,时间是用BCD码保存的,RAM可以用来存取用户数据,在用了备用电池后RAM内的数据在系统掉电时能够保持不丢失。芯片采用了简单的I2C 三线通信方式,便于节省芯片资源和与之接口的MCU的引脚。芯片有着2.0～5.5V的宽供电电压范围,在5V 供电时其接口与TTL电平兼容。并且有着很低的功耗,在2.0V供电时仅耗300nA 的电流。引脚X1 和X2 连接32.768kHz 晶体,与内部振荡器组成时钟。晶体的精度直接影响着芯片时间的准确与否。DS1302有两个电源引脚VCC1和VCC2,分别连接备用电池和电源VCC。VCC2与主电源连接，VCC1接备用电池。当VCC2低于VCC1时,芯片由VCC1供电；当VCC2-VCC1≥0.2V时,备用电池为芯片供电。在
电气工程学院 基于无线供电的旋转LED显示课程设计 学号： 姓名： 同组人： 指导教师： 设计时间： 设计地点：
基于无线供电的旋转LED显示课程设计任务书学生姓名：指导教师： 一、课程设计题目：基于无线供电的旋转LED显示 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排 1．时间安排 序号内容学时安排（天） 1 方案论证和系统设计 1 2 完成电路仿真，写预习报告 1 3 电路调试 2 4 写设计总结报告与答辩 1 合计 5 设计调试地点：电气楼410 2．执行要求 微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。
【摘要】 本作品是一个由电动机带动主板旋转的LED显示屏，根据视觉暂留原理，可显示16行、列可控的字符和图案。通过逆变振荡电路和整流滤波电路以及两级线圈给主板无线供电。同时，为了使显示更加稳定，设置了电机调速装置，能随时对电机进行调速。 【关键词】 无线供电 LED显示电机调速
目录 第一章系统方案设计 (5) 第二章仿真 (7) 第三章调试 (8) 第四章心得体会与建议 (18) 参考文献 (19) 附录1：元器件清单 (20)
实践课程设计报告 2014年10月
目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、总体方案 (1) 3.1电路原理图 (1) 3.4 Proteus软件仿真 (3) 五、实现过程中遇到的问题及措施 (3)
一、设计目的 一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中，旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，用红外对管来的便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。 二、设计要求 十字旋转屏套件系统设计 设计任务：利用所给的原件制作一个十字旋转LED显示屏，其实就是用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，这些文字一看上去，就象悬浮在空中的。 本次设计任务分为两部分，一位底座供电部分，二为主板旋转部分。底座为其供电，主板负责文字旋转。 制作完成后，载入程序，调试并分析结果。 三、总体方案 3.1电路原理图
原理：1.单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED； 2.一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机 知道从哪一点开始播放字符或者图象； 3.无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理 3.2 主要元器件 3-6V供电的长轴电动机：专门定做的长轴驱动电动机一只，该电动机必须带动电路板进行圆周转动，让板上LED发光二极管做圆周运动。本电路为了降低电动机的转速，特采用二极管的压降给电动机供电。电动机转动的原则是，不要太快，刚刚好能产生稳定的字符就行了！转速慢更安全，不会碰坏器件或人体或者物体，当然，如果用户安全措施好，可以加高电压提高转速，这样显示可以做到无任何闪烁。
旋转LED设计与制作 一、旋转LED显示原理介绍 如何让一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中呢？首先我们来分析下人的眼睛，其实人的眼睛非常好骗的，只要让电机扫描的快一点就行了，实际上肉眼在24帧/秒以上就不会看到闪烁的，所以要保证电机的速度能在一秒转24圈以上，这样的话人眼就觉得旋转的字很稳定很清晰的显示在空中了。 旋转LED旋转起来是一个圆，那么就需要有一个传感器来判断起点位置，有人用霍尔传感器，有人用红外对管，我觉得用红外对管来的便宜些，而且实现起来也容易。这个起点检测非常重要，单片机就是根据这个起点来判断是否要开始显示数据的。如果起点检测不到单片机就不开始显示。 二、旋转LED显示原理图 本电路大家看起来很熟悉，它是我们所学的STC89C52单片机的最小系统和17个贴片LED组成，硬件电路比较简单，真正的还是要写程序的。 三、旋转LED硬件电路的制作 为了节约成本，我还是收集元器件，用洞洞板焊接。STC89C52单片机采用双列直插的（DIP40），LED用贴片0805的红色发光二极管，限流电阻也是0805的贴片电阻。LED和限流电阻用贴片的一是提高显示汉字的分辨率而是可以使电路的体积大大的减小。其他的元器件就随便了。焊接好的效果图如下：
旋转LED,顾名思义，当然要有电机带动才能高速旋转起来，才能把动画的汉字显示出来。电机可以从其他的电器中拆个旧的，本人的制作是从一个废旧的DVD影碟机中拆来的。还有一个关键的，那就是怎么给电路板供电，本制作采用电刷供电，用了一小块覆铜板，中间划了一个圈，把铜皮分成了两部分，外圈为一个电极，内圈为一个电极，然后把从玩具车的马达中拆下两的电刷焊在旋转部分的电路板下面。还有一个红外发射二极管，它是为旋转电路上的红外接收二极管提供的，这两个二极管一定对好，否者显示结果出不来。硬件部分如下图：
旋转LED显示屏的设计与制作 摘要 随着社会信息技术的发展，高科技教育和创新活动越来越受到大家的关注，电子产品越来越受到大家的青睐，旋转LED显示屏这一信息技术的前沿领域也得到了飞速发展，而在旋转LED显示屏中主要应用的便是单片机。 在户外广告屏上，高科技是不可缺少的，因此单片机技术的应用注定是不可或缺的，所以利用AVR单片机技术制作的旋转LED显示屏的应用价值及科研价值是很高的。我们利用AVR单片机，通过Atmega16芯片制作出的旋转LED显示屏，可以顺利完成我们所要求的显示的内容，现场演示。通过自制的ISP下载线与电脑之间的链接，将电脑中的程序文件输入到单片机中，根据我们的需要显示不同的内容。 该设计主要包括：基板硬件的设计、硬件驱动的设计、显示程序的设计等。它具有设计思路简捷、程序简短、结构简单等特点。 旋转LED显示屏用于教学演示，可以使学生了解动态扫描的原理，同时对相关知识的综合应用有一个清晰的认识，易于加深对相关知识的了解、掌握。能更好的应用所学到的知识，更好的把所学到的知识应用的实物中去，能引导同学们去开发想象到的东西，能是学到的理论知识更好的与实际相结合。 关键字：旋转LED显示屏；Atmega16单片机 THE DESIGN AND PRODICTION OF THE ROTATING LED DISPLAY ABSTRACT With the social development of information technology, more and more high-tech education and innovation activities be given due attention, electronic products,
毕业设计（论文）旋转LED动态显示屏的设计 院（系）自动控制系 专业班级自动化XXX 学生姓名 XXX 学号 090XXX 指导教师 XXXX 评阅教师___ _ 20XX 年1X月
摘要 进入新世纪，光电子产业得到社会广泛的重视，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所。尤其在没有投影仪的地方，旋转LED的优越性体现得非常明显，在当今高度发达的经济市场上，富有创意、应用面广的、挪移方便、具有吸引力的信息传播系统显得十分的重要！二十一世纪是数字传播的时代，随着LED技术的应用和普及，数字LED显示屏的应用非常广泛。传统的LED显示屏以平面效果居多，旋转式LED 环形显示屏的设计，是利用人眼视觉暂留效应，通过高速电机带动LED 阵列旋转，形成360度环形显示画面，可站在任何角度观看，完全无观赏死角，给人们一种新的视觉体验。本设计基于STC89C52单片机，采用独立的LED，通过直流电机带动旋转，可形成立体效果，使其更加绚丽，更具有观赏性，可广泛应用于家居，企业和公共场所。 针对传统LED显示屏视角单一、体积较大、需要的发光二极管数目较多等特点，利用电机带动LED显示阵列高速旋转实现环形显示，达到360全视角，在相同显示信息量上降低产品体积，减少对发光二极管的使用，设计一个可以经常方便变换内容、能够携带方便、信息容量大、价格低廉、结构简单的信息播放系统，即旋转LED显示屏。 关键词：旋转式 LED阵列环形显示屏 STC89C52单片机
南京XXXXX学院专科生毕业论文英文摘要 ABSTRACT In the new century, the photoelectron industry wide attention by society, LED display as an important means of information dissemination, has been widely used in indoor and outdoor services, content and services needed publicity purposes in public places. In particular, there is no projector in place, rotating LED's superiority reflected very clearly in today's highly developed economy markets, creative, application wide, the diversion of convenient, attractive information dissemination system is extremely important! The twenty-first century is the era of digital communication, with the LED technology and the popularity of digital LED display is widely used. Traditional LED display to effect mostly flat, circular rotating LED display design is the use of temporary stay in the human visual effects, high-speed motor to drive the LED array rotation, the formation of 360-degree circular display can stand on any point of view, complete without viewing dead, to give people a new visual experience. The design is based on STC89C52 MCU, using separate LED, driven by DC motor rotation, can form three-dimensional effect, make it more colorful, more spectator, can be widely used in homes, businesses and public places. View traditional LED display single, larger and larger number of required characteristics of light-emitting diode, LED display of motor driven circular array of high-speed rotation of the display, to 360 full view, in the same amount of information displayed on the lower product volume and reduce on the use of LEDs, the design can often facilitate the transformation of a content, can be portable, high information content, low cost, simple structure, the information broadcast system, the rotating LED display. Keywords: Rotary; LED array; circular display; STC89C52 SC M
社会的需求促使科技的发展，创新的技术造就不同的品牌，LED显示屏在不断创新中得到完善，户外广告的不断发展进步，LED显示屏在其的地位也越来越不可替代，最新研发出了一代户外旋转LED显示屏显示屏，这是一种通过同步控制发光二极管(户外LED显示屏)位置和点亮状态来实现图文显示的新型显示屏，因其结构新颖，成本低廉，可视范围达360°而得到了迅速的发展，其核心技术在于精确控制户外LED显示屏位置与发光状态的同步。旋转户外LED显示屏的显示器件只有一列，并且这一列户外LED显示屏由转速恒定的户外LED显示屏带动进行旋转，同时由控制电路对户外LED显示屏的点亮状态进行同步控制，使电机每转过一定角度，这一列户外LED显示屏的显示内容就改变一次，在旋转到任何一个位置都有唯一确定的显示内容，也就是说旋转户外LED电子显示屏屏是采用逐列显示的，并且采用了机械转动来替代替代扫描显示。 户外旋转LED显示屏的原理并不复杂，其硬件结构也相对简单，但是要使旋转户外LED 显示屏能够稳定的显示设定的图像或文字，需要克服三个技术门槛： 1.旋转屏控制控制电路的供电。 在系统工作时，控制电路随着电机的转子转动，因此给旋转着的控制电路和户外LED 显示屏提供一个稳定的供电电源具有一定的难度。 2.旋转屏横向显示拖影问题。 由于旋转屏采用了单列户外LED显示屏旋转扫描实现柱面图像显示，这使得像数点显示在横向上出现了粘滞，形成拖影现象。 3.解决显示亮度不足。 由于旋转户外LED显示屏电子屏的工作原理决定了相比于普通的平面户外LED显示屏，显示每一列的时间要少许多，因此亮度也会大大减小。 要使设计的户外旋转LED显示屏具有较好的显示效果，需要在设计解决好这三个问题。对于旋转户外LED显示屏的供电来说，采用固定在底座的电刷片和旋转的金属导轨或者金属轮轴接触的方式给系统供电，是比较简单而可靠的方法。本文的设计就是通过电刷提供一个恒定的12V直流电压，再由DC-DC芯片转换成2.5V、3.3V、5V等电压来维持控制系统工作。解决旋转屏的横向拖影，主要是根据旋转扫描的特点，在两列像素点之间插入一个全黑时隙，这样就可消除两列图像显示点的粘滞感。而对于解决亮度显示不足的问题，本文的设计在不继续加大户外LED显示屏灯亮度的情况下，采用的是用四列户外LED显示屏灯来轮流显示每个旋转屏上的每个象素点，这样亮度在旋转速率不变的情况下就变为原来的四倍。
旋转LED显示屏设计毕业论文第二章旋转LED显示屏显示原理 LED显示器具有功耗低，接口控制方便等优点，而且模块的接口信号和操作指令具有广泛的兼容性，并能直接与单片机接口，可方便地实现各种不同的操作，在各类测量及控制仪表中被广泛的应用。当在LED上显示汉字时，应先取得汉字的点阵构成数据，然后将其写入显示存储器中进行显示。 物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。假设我们设定我们的眼睛的暂留时间是0.4秒，如果我们的16个LED旋转一周的时间快过0.4秒，那么我们看到的图像就是这一列LED在各个位置显示的图像的叠加，如图2-1，如果我们用定时器把LED旋转一周的各个位置分割出180分，让它在相应的位置显示相应的图像，那么我们就可以得到一个累加的图像效果了。 图2-1图列分析
第三章旋转LED显示屏系统硬件简介 3.1系统硬件框图 系统各部分和各环节之间关系的图3-1示如下： 图3-1 系统硬件框图 单片机 STC12C5A6 0S2 直流电机 5V 电源 12V 电源 LED显示
3.2 旋转LED显示屏主机系统 3.2.1 主机系统连接如图3-2所示 图3-2主控机管脚图 本次设计主机系统分为单片机、LED灯、电磁耦合供电电路，都焊接在主控板上，其次是在底座上的电动机，和电磁初级线圈。 3.2.2旋转LED显示屏主机芯片简介 本次毕业设计采用的STC12C5A60S2单片机，以下是对其的介绍： STC12C5A60S2简介： STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
旋转显示屏的设计与制作 摘要 随着社会信息技术的发展，高科技教育和创新活动越来越受到大家的关注，电子产品越来越受到大家的青睐，旋转显示屏这一信息技术的前沿领域也得到了飞速发展，而在旋转显示屏中主要应用的便是单片机。 在户外广告屏上，高科技是不可缺少的，因此单片机技术的应用注定是不可或缺的，所以利用单片机技术制作的旋转显示屏的应用价值与科研价值是很高的。我们利用单片机，通过16芯片制作出的旋转显示屏，可以顺利完成我们所要求的显示的内容，现场演示。通过自制的下载线与电脑之间的链接，将电脑中的程序文件输入到单片机中，根据我们的需要显示不同的内容。 该设计主要包括：基板硬件的设计、硬件驱动的设计、显示程序的设计等。它具有设计思路简捷、程序简短、结构简单等特点。 旋转显示屏用于教学演示，可以使学生了解动态扫描的原理，同时对相关知识的综合应用有一个清晰的认识，易于加深对相关知识的了解、掌握。能更好的应用所学到的知识，更好的把所学到的知识应用的实物中去，能引导同学们去开发想象到的东西，能是学到的理论知识更好的与实际相结合。 关键字：旋转显示屏；16单片机
, , , , , . , . , 16 a , , . , 's , . : a , , . a , a , . , , a , . , . ：; 16 目录 1前言 1 2系统设计构思 2 2.1设计要求 2 2.2显示屏的原理 2 2.3模块设计的方案 2 2.3.1显示屏整体设计 2 2.3.2控制器模块 2 2.3.3传感器模块 3 2.3.4电源模块 3 2.3.5显示模块 4 2.4最终方案 4 3系统机构 5 4硬件实现与单元电路设计 6 4.1微控制器模块的设计 6 4.2指针板电路的设计 6 4.3基板电路的设计7
电子设计竞赛作品 题目：立体旋转LED显示屏 学院：物理与电子科学学院 专业：应用电子技术教育 学生姓名：疯子咬手指 设计时间： 2013年6月22号
LED旋转显示屏设计 摘要：本设计在电机高速旋转中利用单片机控制LED的亮灭，进行“湖南科技大学”字样以及小人走路的显示，控制器采用廉价的STC89C52单片机，采用无线供电，红外操控完成显示内容的传输、字库的转换、显示等功能。显示的内容给人一种漂浮的感觉，并且是360°全方位的显示，可以用于很多的场合，比如广告牌、家庭装饰、记分牌、娱乐显示等。 关键词：单片机，LED显示器，旋转显示，无线供电，红外操控 一、实现功能： 基本功能： 1.通过双电源模式给旋转模块以及电机模块供电，基本实现“湖南科技大学”以及小人走路，但是由于硬件不足（LED亮度不足以及旋转不够快）显示字样笔画有拖长现象，而且无法灵活进行模式转换。 改进功能： 1.通过无线供电技术减轻旋转模块重量，加快旋转速度，减短点亮单个LED的延时，解决字体笔画旋转时拖长的不足。 2.利用红外发射接收模块使得旋转LED在转动时能够对其进行建议操
作实现旋转LED显示频的模式转换以及亮度调节。 3.应用PWM模块对电机进行调速。 功能延伸： 1.另外扩展了一块存储器芯片29C040作为字库存储器，储存一个完整的汉字库，通过上位机可以实现电脑的串口直接与单片机的串口实现通信，这样就省去了向以往那样向单片机中烧录hex文件的烦恼，这样就可以更加随意的让显示屏显示自己想要显示的汉字，由于在使用的过程中，与电脑直接相连的单片机要想吧数据传送到旋转板子上的单片机上面，最好的使用方法就是使用无线通信将数据传送给旋转板子的单片机，所以使用无线通信来传送数据。 二、方案论证与比较： 1、供电方案 1.1方案1：采用固定电池供电。即在电路板是直接附带一个蓄电池，为系统供电。这种供电方式比较简单。但是，有两个问题难以解决。首先，高亮度LED的功耗比较大，而电池的蓄电量有限，这就难以实现系统的长期运作；其二，由于电池的体积和重量比较大，若固定在板子上，电量用完后，难以替换。若不固定，在电机转动的时候可能会甩出去，引起安全隐患。同时，也增加了旋转重心的调节的难度。故不采用此方法。 方案2：采用电刷供电。即在电机的转轴上，手工增加一个电刷，通过电刷为系统供电。此方法能够让系统长期供电，但是由于增加了电刷，电机的摩擦增大，势必会使系统的功耗增加。故不采用此方法。 方案3：采用无线供电。无线供电要以一个较高的频率，较高的电压来驱动线圈，这样才可以产生一个比较强的磁场。我们使用比较简单的桥式振荡
#include
} p=0; } } } } void delay(uchar n) { uchar i,j; for(i=0;i 设计报告 参赛题目：十字旋转LED显示屏 参赛单位：计算机系 参赛队员：赵建杨国利韩伟堂 十字旋转LED显示屏 摘要：本系统以STC89C（LE）51单片机为控制中心，用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象。 同时还增加了红外线无线输电的方法，无触点，长寿命。无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理。 关键字：STC89C LE 51；LED；无线传输设备，长轴电动机。 目录 十字旋转LED显示屏 1 系统方案 1.1 系统整体设计方案 2 系统的硬件设计与实现 2.1系统硬件的基本组成部分 2.2主要单元电路设计 2.2.2主板旋转部分 2.2.3 I/O口说明 参考文献 附录：完整原理图 1 系统方案 1.1 系统整体设计方案 电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字,单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接受管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符；无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理： 2 系统的硬件设计与实现 2.1系统硬件的基本组成部分 系统设计为两部分：底座供电部分和主板旋转部分。底座为其供电，主板负责文字旋。 2.2主要单元电路设计 2.2.1底座供电部分 图2-1 2.2.2主板旋转部分 图2-2 2.2.3 I/O口说明 单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象；无线供电部分通过线圈向主板供电，相当于变压器的工作原理： 参考文献 [1]魏忠，蔡勇，雷红卫。嵌入式开发详解.电子工业出版社.2003. [2张靖，刘少强，检测技术与系统设计。中国电力出版社.2001. 纯手工打造LED旋转显示屏 金杰郑州市电子信息工程学校450007 图1所示为LED旋转显示屏的显示效果。所谓LED旋转显示屏，是指在电路中只有一列发光二极管，通过电动机带动发光二极管转动，当这列发光二极管转到不同位置，用单片机控制相应的发光二极管点亮和熄灭，由于人眼的视觉暂留现象，形成图形或文字，达到漂浮在空中似的神奇梦幻般效果。 图1 LED旋转显示屏 下面本文就带您一起DIY一个属于自己的LED旋转显示屏。由于显示屏是靠转动的发光二极管的残留影像显示信息的，整个电路所需的发光二极管的数量很少（本电路共使用16只发光二极管），所以电路原理图非常简单，几乎和流水灯电路无异，很适合手工制作。但由于整个电路板处于高速旋转状态，所以我们首先要解决两问题：一是如何给运动的系统供电；二是如何保证显示信息稳定显示。 给运动的系统供电，常用的供电方式有三种：（1）电池供电；（2）电刷供电；（3）无线感应供电。电池供电方式简单方便，易于携带，但使系统重量增加，影响转速，尤其是成本高，寿命短，只适用于摇摇棒等短时间使用的装置，长时间运行的装置就不适合，比如能显示时间的LED旋转显示屏，每次电池用完，重换电池就够烦心了，换了电池还得重新调整日期、时间，那简直可以用“痛苦”二字来形容。第二种方式——电刷供电，这种供电方式简单有效，能传送较大电流强度的电能，但在业余制作时，很难找到合适的高质量的电刷，高速旋转时会产生较大的噪声。第三种方式——无线感应供电，这种方式为无接触方式供电，寿命长，无新增噪声，虽然传送电流强度有限，效率稍低，但完全可以满足单片机系统的需要，其原理与变压器的原理相同，就是在相距很近的两个线圈中，一个线圈作为电能的发送端，另一个线圈作为电能的接收端，通过振荡电路给发送端线圈提供交变电流，在相距很近的接收端线圈中就可以感应出交变电流。所以考虑再三，决定用无线供电方式，无线供电方式技术要求稍高一些，但能增加制作的挑战性和趣味性。图2所示为通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光的演示。 一种LED立体旋转显示屏的制作方法 产品说明书 旋转LED显示屏制作的原理是利用机械转动动态扫描代替传统逐行扫描方式,是一种近期出现的电子产品,成本低, 商业化应用LED显示屏是一个新的发展方向，适应性广泛，实用性强。它具有耗能小、寿命长、色彩好、色彩稳定、易操作，可视范围大,等优点。LED显示屏已广泛应用于广告、车站、银行、商场等公共场所。功能介绍、特点介绍及其原理介绍如下： 功能介绍： 1、可以静止显示多个英文或者汉字，可以滚动显示100个汉字（200个英文）的广告内容。 2、显示内容在一个平面以圆型悬空展示，四周围观的识字的人员都能读懂显示内容。 3、耗电量极小，3V、5V伏供电可选，用电池供电建议选用低电压芯片（转速较慢，会有 轻微闪烁）。 4、适合商场柜台、店铺、地摊、夜市等广告展示用，也适合业余爱好者制作自我欣赏。 5、8级亮度可调，1800mah电池充一次电在适中亮度时，每天运行2小时，可以运行6天。 特点介绍： 1、0.8mm厚超轻超小的条型电路板装上贴片发光二极管，圆角线路板，使用安全； 2、采用本店STC12系列单片机芯片，需用本店单片机开发板更改显示内容，用户必需懂单 片机； 3、本店有配套的文字、图片转换成数据代码工具，源程序已经公开，本价格已经包含这些 费用。 4、电路原理图广告内容滚动显示，显示亮度可调，4052可储存近100个汉字！ 5、夜晚使用时可以用低亮度，本产品不适合在白天太阳光下工作。用户自行开发改装者除 外。 电路原理图： 供电电压：低于3V时可以不需要散热片，3-6V时需配本站的简易散热片，高于6V时请自行安装合适的散热片，最高供电低于15V。 供电电流：电源电压5V时工作电流500MA左右，电源电压上升到15伏时（请自行更换大散热片）工作电源仍然在500MA左右。（本电流通过一个取样电阻进行调整， 如果用于其它无线输电场合时，可以更换本电阻来改变无线输电能力。） 旋转LED显示器的说明 石家庄市第二外国语学校九年级9班王子璇 一、功能说明： 嵌在粉盒子上的东西叫做旋转LED显示器。当接通电源，它便开始自动旋转，顶面会动态显示时钟或数字时间，侧面可滚动显示汉字古诗或图案。红外遥控，可实现画面转换和调时功能。 二、制作原理： 物体在快速运动时，当人看到的影像消失后，人眼仍能保留其影像，约0.1s，这种现象称为视觉暂留。旋转LED就是利用这种原理，现以旋转时钟画面为例进行说明：假设12点的刻度为0°，则每个时针之间的角度为30°，于是当一整列发光二级管每旋转30°，就点亮一瞬间，以呈现出时间刻度。如果在小于0.1s 内，这列LED能转完一圈，人眼就会误认为先后产生的12个刻度是同一时间显示出来的。电机带动板子高速旋转，控制器（单片机）控制相应的LED点亮或者熄灭，并在0.1s内对LED扫描完一圈，重复执行这样的扫描，人的眼睛看上去就形成了一副完整的时钟画面。 供电模块选用无线供电，因为电路板要转动动起来，采用有线供电会导致缠绕和磨损问题，所以利用电磁感应原理，电场变化可以产生磁场，磁场变化也可以产生电场用转轴外围的两个线圈感应产生电压。 三、制作过程： 1.从玩具四驱车或者旧软驱中拆下得到一个直流电机，供电路板转动； 2.设计硬件电路和软件方案； 3.制作PCB电路板，特别注意：板子长度、配重（旋转平衡）、供电接口（无线供电与旋转板子的衔接）、LED间距（显示画面的质量）； 4.将设计好的电路板打印出来，再转印到覆铜板上，经过腐蚀等一系列工艺得到电路板，打孔之后焊接元件。 5.将写好的程序写进控制器芯片。 6.安装，测试。 四、故障调试： 1.无线供电不能正常给单片机供电，检查电路板后，调整整流二极管，问题解决。 2.起初红外遥控接收不能工作，检查发现，红外接收二极管为光敏二极管，工作时应加反向电压。 3.板子旋转后不能带动所有LED亮灭，经过对板子反复测量调试，确定为限流电阻太小，导致功率过大，更换电阻后，可显示画面。 五、结构功能： 1.单片机负责数据处理并控制LED的显示； 2.红外接收模块负责处理红外遥控器发出的调时信号和识别旋转的起始位置； 3.时钟模块和电池负责记录时间数据； 4.无线供电模块为整个板子供电； 5.LED模块用于显示；直流电机带动板子旋转 郑重申明 本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的 成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的内容。对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。 学生签名 日期2013/3/23 单片机控制的平面旋转LED点阵显示屏 设计与制作 摘要 LED显示屏已广泛应用于广告、车站、银行、商场等公共场所，它具有功耗小、寿命长、色彩好等优点。现在的 LED 显示屏的发光器件主要采用 LED 平板模块，这种类型的显示屏主要有两个问题有待改进：首先是整个显示屏全由LED 模块组成，器件数量多，成本高；另外，由于显示屏是一个平面，同时 LED 象素点有一定视角限制，使显示屏的可视范围被局限到正面某个范围之内，在应用中使显示屏的信息发布受到了一定的空间限制。 本文给出了一种新型的基于单片机平面旋转LED显示屏，以旋转扫描方式代替逐行扫描，可视范围达到了360 度，成本大大降低，克服了LED平板显示屏的不足。本文在简要介绍旋转LED显示屏工作原理的基础上，详细说明了旋转显示屏的方案选择和系统结构设计，以及具体硬件电路和软件设计流程。在此基础上，本文还讨论了旋转LED显示屏设计中需要注意的一些关键问题，给出了相应的解决方案，并提出了一些改进和完善本系统的思路和设想。 实际制作的LED旋转显示屏技术参数的测试结果，以及实际的运行效果表明，本文设计和制作的旋转显示屏符合设计要求，具有一定的创新性和实际应用价值。 关键词：LED显示屏；旋转；单片机 新型旋转LED显示屏 一、所遇问题 1.每一点显示时间 保证每个显示点在同一位置显示20次/秒， 单排:单排LED显示屏需要高速电机，这样会较大的消耗功率。 多排:多排LED显示相比于单排LED可以从转速上降低，并且可以将圆周分辨率控制在允许范围内。 LED显示排数电机转速 rpm 电机转速 rps 在圆周分辨率为360点，每个 点的时间间隔(ms) 备注 每排功率占总功率 1 1200 20 1/(20*360)=0.13ms 1/360 2 600 10 1/(10*360)=0.26ms 1/180 4 300 5 1/(5*360)=0.52ms 1/90 8 200 3.3 1/(2.5*2160)=1.04ms 1/45 人眼最小视觉暂留为0.02s=20ms，这样我们选取多排LED可以完全降低我们需求的电机转速 针对LED亮度的问题： 由于是旋转扫描，在每一列上所持续的时间是有限的，设半径为Ｒ，在显示每一列时由每列持续时间得到的几何尺寸是ｄ，单显示列的情况下，每一列的点亮时间ｔ为t=(d/2?R)。若采用为（D5mm发光管，d=5mm，当R=300mm时，t=(5/2?0 30)=1/377。可见每列点亮时间只有377分之一，这使得单点亮度比其１６循环的十六分之一来只有传统显示屏的23分之一。为了解决亮度偏低的问题，可采用两个办法一个是增加显示器件LED的亮度，选用超高亮度LED，另一个是增加显示阵列，如双阵列，四阵列，这些方法虽然可以大大提高亮度，但由于LED亮度和显示列数不可能做的很大，所以旋转柱式显示屏目前仍然只能作为室内或室外夜间使用。 关于LED抖动和失真的问题： 用单片机控制LED的点亮状态的精度是很高的，但是普通电机的转动角速度不会绝对保持恒定状态，不能保证LED在经过某一位置时其点亮情况完全相同，即使是电机的微小波动也会造成图像的失真和抖动现象。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。显示屏转过的角度始终为步距角，而与ω无关，因此，图像就不会再因旋转角速度的变化而产生失真，并且步进电机不会产生积累误差。关于显示屏是否达到准确位置的校准问题： 在显示屏高速旋转时，显示内容的稳定与否取决于转动的相位LED发光时间的配合精度，针对此问题，我们选用霍尔元件进行相位检查并完成校正功能。 霍尔传感器处于工作状态时，输出总是处于高电平状态，当磁钢N 极接近传感器正面的有效距离，输出端变为低电平。当磁钢撤离传感器 有效距离，输出端又显示低电平，从而产生下降边沿，使单片机中断口 接收到下降沿，从而发出中断，使得电路能够同步。当霍尔传感器感应 到N极时会回到原始状态，达到复位的功能。其中Brp为工作点 纯手工打造L E D旋转显 示屏 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 纯手工打造LED旋转显示屏 金杰郑州市电子信息工程学校450007 图1所示为LED旋转显示屏的显示效果。所谓LED旋转显示屏，是指在电路中只有一列发光二极管，通过电动机带动发光二极管转动，当这列发光二极管转到不同位置，用单片机控制相应的发光二极管点亮和熄灭，由于人眼的视觉暂留现象，形成图形或文字，达到漂浮在空中似的神奇梦幻般效果。 图1LED旋转显示屏 下面本文就带您一起DIY一个属于自己的LED旋转显示屏。由于显示屏是靠转动的发光二极管的残留影像显示信息的，整个电路所需的发光二极管的数量很少（本电路共使用16只发光二极管），所以电路原理图非常简单，几乎和流水灯电路无异，很适合手工制作。但由于整个电路板处于高速旋转状态，所以我们首先要解决两问题：一是如何给运动的系统供电；二是如何保证显示信息稳定显示。 给运动的系统供电，常用的供电方式有三种：（1）电池供电；（2）电刷供电；（3）无线感应供电。电池供电方式简单方便，易于携带，但使系统重量增加，影响转速，尤其是成本高，寿命短，只适用于摇摇棒等短时间使用的装置，长时间运行的装置就不适合，比如能显示时间的LED旋转显示屏，每次电池用完，重换电池就够烦心了，换了电池还得重新调整日期、时间，那简直可以用“痛苦”二字来形容。第二种方式——电刷供电，这种供电方式简单有效，能传送较大电流强度的电能，但在业余制作时，很难找到合适的高质量的电刷，高速旋转时会产生较大的噪声。第三种方式——无线感应供电，这种方式为无接触方式供电，寿命长，无新增噪声，虽然传送电流强度有限，效率稍低，但完全可以满足单片机系统的需要，其原理与变压器的原理相同，就是在相距很近的两个线圈中，一个线圈作为电能的发送端，另一个线圈作为电能的接收端，通过振荡电路给发送端线圈提供交变电流，在相距很近的接收端线圈中就可以感应出交变电流。所以考虑再三，决定用无线供电方式，无线供电方式技术要求稍高一些，但能增加制作的挑战性和趣味性。图2所示为通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光的演示。 图2通过无线感应供电方式驱动发光二极管发光 要保证LED旋转显示屏显示正常和稳定，就要求单片机控制显示屏总是从电路板转到某一位置时开始播放所要显示的内容。通常的做法就是通过传感器来检测电路板的位置，并通过中断的方式通知单片机进行显示。传感器可以使用霍尔元件或者光电传感器，其中光电传感器要求工艺简单，安装方便。 综上所述，LED旋转显示屏的电路原理图如图3所示。 图3LED旋转显示屏电路原理图 一、电路说明 本电路采用无线感应供电方式给旋转部分供电，所以电路包括无线供电部分电路和旋转部分电路两部分。其中无线供电电路使用74HC4060产生多谐振荡波，再由大功率场效应管IRF530给发送端线圈L1提供交变电流。74HC4060构成的振荡电路不但频率稳定，而且有10种输出频率可供选择，当选用11.0592MHz的晶振时，QD端输出为经过16分频的频率691.2KHz。经实验证明，工作频率在500KHz和1MHz的范围内时，可以获得较高的转换效率和较大的输出功率。本无线供电电路的功率管在不加装任何散热片时长时间工作不会有丝毫发热，使用效果非常好。当然读者也可以采用三极管振荡电路或者门电路构成的振荡电路，但要注意振荡频率的选择，力争使输出功率和转换效率有好的表现。 旋转部分是由电动机带动作高速旋转，其电路非常简单，首先由接收端线圈产生感应电动势，经二极管D19整流、电容C4滤波、稳压二极管D20稳压后得到5V电源给整个电路供电，单十字旋转LED显示屏_设计报告(精)
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